有机化学第二章 饱和烃

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,2024/11/16,第二章 饱和烃烷烃,2,2024/11/16,本章主要内容：,同系物和同分异构,烷烃的命名,烷烃的结构,烷烃的构象异构,烷烃的物理性质,烷烃的化学性质自由基取代反响,烷烃的分子通式：CnH2n+2,凡具有同一分子通式和相同结构特征的一系列化合物称为同系列,同系列中的化合物互称同系物,相邻两同系物之间的组成差异称同系列差(如CH2),同系物具有相似的化学性质，物理性质也随着碳链的增长而表现出有规律的变化,一,、,同系列和同分异构,饱和碳原子的类型,伯碳,(primary,1,0,),：,只与,1,个其它碳原子直接相连,仲碳,(secondary,2,0,),：,只与,2,个其它碳原子直接相连,叔碳,(tertiary,3,0,),：,只与,3,个其它碳原子直接相连,季碳,(quarternary,4,0,),：,只与,4,个其它碳原子直接相连,氢原子类型,:,伯氢,(1,0,),：伯碳上的氢原子,仲氢,(2,0,),：仲碳上的氢原子,叔氢,(3,0,),：叔碳上的氢原子,6,2024/11/16,碳原子的四种类型,1 C伯碳，一级碳,primary carbon,2 C 仲碳，二级碳,secondary carbon,tertiary carbon,3 C 叔碳，三级碳,4 C 季碳，四级碳,quaternary carbon,1,H,（伯氢）,2,H,（仲氢）,3,H,（叔氢）,俗名,普通命名,系统命名法,烷烃的命名,二 命名,1,烷烃普通命名方法,1-10以内碳原子数：用天干字甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸表示；从十一个碳原子开始用中文数字表示；称为正某烷，“正n-字一般略去,CH3CH2CH2CH3 正丁烷,CH3(CH2)10CH3 十二烷,带有支链时,两种情况可用“异iso-、“新neo-字表示。含有 端基，而别无其它支链的烷烃，那么称异某烷,异丁烷 异戊烷,含有 端基，而别无其它支链的烷烃，那么称新某烷,新戊烷 新己烷,脂肪烃去掉一个H原子所剩下的局部叫脂肪烃基，通常用“-表示；,芳香烃去掉一个H原子后所剩下的基团叫芳香烃基，用“Ar-表示,2,系统命名法,烃基,：,烃分子去掉一个,H,原子所剩下的原子团称为烃基,烷基：烷烃去掉一个H剩下的局部,甲基,(,Me,),乙基,(,Et,),丙基,(,n-,Pr,),异丙基,(,iso-,Pr,i-,Pr,),(正)丁基(n-Bu),仲丁基sec-Bu),异丁基(iso-Bu),叔丁基,特丁基,(,tert,-Bu;,t,-Bu,Bu,t,),次乙基,亚甲基,亚乙基,次甲基,烷烃同一碳原子上去掉二个氢原子或三个氢原子后，,分别称为亚基、次基，如：,1选主链,2编号,3命名,英文：,IUPAC,1892,1979,中文：,CCS,1980,叔丁基,仲丁基,异丙基,新戊基,异丁基,异戊基,戊基,丁基,丙基,乙基,甲基,烷烃系统命名法,主要烷基的优先顺序(次序规那么：见后),直链烷烃:与普通命名法相似,支链烷烃命名要点:确定主链和处理取代基的位置问题:遵循“长、“多、“低,选择最长的碳链作为主链,使主链上有尽可能多的取代基,取代基的位次最低(最低系列原那么),烷烃系统命名法,2,4-,二甲基已烷,例,：,在等距离处遇到取代基，进一步比较第二个取代基的位次,2,3,5-,三甲基已烷,1,2,3,4,5,6,有不同取代基时，按“顺序规那么将取代基先后列出，较优基团应后列出,主要烷基的优先次序：叔丁基异丙基异丁基丁基丙基乙基甲基,2-,甲基,-4-,乙基已烷,21,2024/11/16,三,、,烷烃的结构,Space Filling,Model,Ball and Stick Model,键,(sp,3,-s),s,键,(sp,3,-s),s,键,(sp,3,-sp,3,),22,2024/11/16,构造异构,立体异构,同分异构现象,碳链异构,位置异构,官能团异构,互变异构,构型异构,构象异构,23,2024/11/16,构象异构体的分子构造相同，但空间排列不同。,构象异构属立体异构,四,、,烷烃的构象异构,由于碳碳单键的旋转，导致分子中原子或原子团在空间的,不同排列方式称为构象conformation,构象：,构象异构体,：,因单键的旋转而产生的异构体称为构象异构体,conformational isomer,24,2024/11/16,1.,乙烷的构象,重叠式,交叉式,在,交叉式,中，两个碳原子上的氢原子间的距离最远，相互之间的作用力最小，内能最低，这种构象叫,优势构象,在,重叠式,中，两个碳上的氢两两相对，距离最近，相互作用力最大，因而内能最高，是不稳定的构象,交叉式和重叠式是乙烷的两种极端,构象，其它构象介于这两种构象之间,25,2024/11/16,伞形式,锯架式,sawhorse formula,Newman,投影式,Newman Projection,Formula,构象的表示方法,26,2024/11/16,乙烷构象转换与势能关系图,27,2024/11/16,2.,丁烷的构象,交叉式anti,反交叉式,局部重叠式,(Partially eclipsed),邻位交叉式,gauche,全重叠式,(fully eclipsed),邻位交叉式,gauche,甲基间距离最远,(,最稳定,),较不稳定,较稳定,甲基间距离最近,最不稳定,28,2024/11/16,丁烷构象转换与势能关系图,29,2024/11/16,多巴胺对位交叉式的(药效)构象,考虑围绕C1C2键的旋转,30,2024/11/16,物态,沸点,熔点,密度 Cl2 Br2 I2 不反响,F2 ：反响过分剧烈、较难控制放热 426.4 kJ.mol 1),Cl2 ：正常常温,Br2：稍慢加热,I2 ：不反响(吸热+54.3 kJ.mol 1)。逆反响易进行,掌握,34,2024/11/16,2.卤代反响的机制,(1)反响机理：对某个化学反响逐步变化过程的详细描述,(2)烷烃卤代反响机理：自由基链反响(free-radical chain reaction),包括链引发、增长、终止三步,链引发,chain-initiating step,光或热,Cl,2,2,Cl,H=,+243 kJmol,-1,链增长,chain-propagating step,CH,4,Cl,CH,3,+,HCl,CH,3,Cl,2,CH,3,Cl,Cl,CH,3,Cl,Cl,CH,2,Cl+,HCl,CH,2,Cl,Cl,2,CH,2,Cl,2,Cl,CH,2,Cl,2,Cl,CHCl,2,+,HCl,CHCl,2,+,Cl,2,CHCl,3,+Cl,CHCl,3,+Cl,CCl,3,+,HCl,CCl,3,+,Cl,2,CCl,4,+Cl,链终止:消除自由基(chain-terminating step,Cl,Cl,Cl,2,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,CH,3,Cl,CH,3,Cl,38,2024/11/16,烷烃卤代反响的选择性问题,对不同类型氢的反响选择性?不同类型氢相对反响活性如何？,不同卤素的反响选择性有何差异?不同卤素的相对反响活性 如何?,3,o,H,2,o,H,1,o,H,：,哪种氢易被取代？,Cl,和,Br,：,哪个卤素的选择性好？,Q?,39,2024/11/16,1-氯丙烷43%2-氯丙烷57%,氢原子的相对,反响活性为,3.烷烃卤代反响的取向,40,2024/11/16,氯代反响的选择性,氯代选择性25oC：,3o H:2o H:1o H=5.0:3.7:1,选择性：,2,o,H,:,1,o,H,=,3.7,:,1,选择性：,3,o,H,:,1,o,H,=,5,:,1,41,2024/11/16,2,o,自由基,较易生成,3,o,自由基,较易生成,1,o,自由基,较难生成,1,o,自由基,较难生成,4.,烷基自由基的结构与相对稳定性,键离解能DH,42,2024/11/16,甲基自由基结构,自由基相对稳定性的次序：,(CH,3,),3,C (CH,3,),2,CH CH,3,CH,2,CH,3,叔,(3),仲,(2),伯,(1)CH,3,43,2024/11/16,超共轭效应,Hyperconjugation,电子,转移，使电荷更分散，有利于体系的稳定,-p,0,3,6,9,自由基稳定性：,3,R,2,R,1,R,CH,3,44,2024/11/16,5.,烷烃的氧化,烷烃是重要的能源,